JP2000501794A - 研摩性不織繊維ウェブ材料及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 研摩性不織ウェブ材料はまず第一の平面にポリプロピレン繊維の如き溶融可能な細径化された熱可塑性繊維が実質的に均一に分散された非研摩性前駆体不織繊維ウェブ材料を形成することによって製造される。前駆体不織繊維ウェブ材料は細径化された熱可塑性繊維を収縮させ形成されるウェブ材料の第一の平面に粗い研摩特性を付与する球状化された繊維片を形成するに十分な温度に加熱される。研摩性繊維片の濃度は研摩性平面よりウェブ材料の反対側の平面へ向けてウェブ材料の厚さを横切って漸次低下し、これによりウェブ材料を横切る研摩性繊維片の濃度勾配が与えられる。球状化された研摩性繊維片はウェブ材料の全含有量の約１０〜５０wt％を構成し、少なくとも約１００μｍの平均粒径を有する。

Description

【発明の詳細な説明】 研摩性不織繊維ウェブ材料及びその製造方法 技術分野 本発明は、全体的には研摩性不織繊維ウェブ材料に係り、更に詳細には埃や油 脂を除去するための乾式又は湿式の研摩性ふき布やタオルとして特に有用な新規 にして改善された不織ウェブ材料に係る。 発明の背景 不織ウェブ材料は乾式又は湿式の研摩性ふき布やタオルを含む広範囲の種々の 最終用途に使用されるものとしてよく知られている。現在市販されている研摩性 ふき布は１９８７年４月２７日付にて発行された米国特許第４，６５９，６０９ 号公報に記載された種類の多層構造体である。これらの多層複合材料に於いては 、スパンボンドされた連続フィラメントよりなる支持層が使用され、支持層はそ れに結合された外層であってメルトブローされた研摩性繊維の一つ又はそれ以上 の外層を担持している。メルトブローされた研摩性繊維はメルトブローされた通 常の繊維よりも太く、支持ウェブに熱的に結合される。かくして形成される層状 のウェブはスパンボンドされた連続フィラメントよりなる支持ウェブの強度を有 すると共に、メルトブローされた研摩性繊維よりなる層の研摩性を有すると言わ れている。スパンボンドされたフィラメントよりなる支持ウェブ材料中のフィラ メントは、支持層と研摩層との間に熱的結合が行われるよう、メルトブロー工程 中に溶融押し出しされる重 合体の軟化点よりも十分に低い軟化点を有していなければならない。メルトブロ ー工程に於いては、溶融重合体がフィラメント状に押し出し成形され、フィラメ ントは高温の空気流によって切断され、これにより凝集状の塊、即ちショットを 含む不連続の半溶融繊維フィラメントが形成される。繊維フィラメントはスパン ボンドされたフィラメントよりなる支持ウェブに衝突し、溶融重合体の凝固が完 了する際に支持ウェブに熱的に密に結合する。１９９３年１２月１５日付にて発 行された英国特許第２，２６７，６８１Ａ号公報及び同第２，２６７，６８０Ａ 号公報に記載されている如く、かかる材料は不十分な吸水度や層間結合度しか有 しておらず、拭き取り工程中に発生する激しい剪断力に曝されると剥離する。更 に研摩性も不十分であると考えられる。従って上記英国特許公報には吸水度を改 善すべくメルトブローされたフィラメントよりなる中間層を追加することが提案 されている。１９８９年５月２３日付にて発行された米国特許第４，８３３，０ ０３号公報にも研摩性ウェブの吸水度を改善すべくメルトブローされたフィラメ ントよりなる支持層を使用することが記載されているが、他の点については米国 特許第４，６５９，６０９号公報に記載された内容による。 しかしメルトブローされた研摩性繊維はその大きさや不規則な形態に起因して 支持層の表面を横切って均一に分散されず、支持ウェブ材料中に入り込んだり固 定されたりす るよう支持材料を十分に貫通することなく支持ウェブ材料の表面にただ単に乗っ た状態になる。更にメルトブローされる繊維の不規則な形状はメルトブローされ る繊維フィラメントが支持構造体上に堆積する前に形成され、そのため研摩性繊 維フィラメントの分布が不均一になる。更にメルトブローされる繊維は良好な層 間結合を行わない比較的高濃度の粗いショットを含む堆積物を有することが好ま しい。 発明の概要 本発明によれば、研摩性粒子を一層均一に分散させることは、まず繊維ウェブ 材料上及び繊維ウェブ材料中に非研摩性熱可塑性繊維を実質的に均一に分散させ 、しかる後非研摩性熱可塑繊維がウェブ材料中に一体化された後にその場にて於 いて繊維を球状化し、これによりウェブ材料に所望の粗い研摩特性が付与される ようウェブ材料を処理することによって達成される。この方法によれば、分散可 能な繊維が球状化前に分散されるのでウェブ材料の表面に繊維を一層均一に分散 させることができるだけでなく、繊維の球状化特性をある程度制御することがで きる。またこれと同時に本発明の方法によれば、一方の平面より他方の平面まで 濃度勾配が存在するようウェブ材料の厚さ全体に亘り熱可塑性繊維を分散させる ことができる。熱可塑性繊維は非常にきめの細かい研摩性表面特性を与えるだけ でなく、単相のウェブ材料の厚さ全体に亘り結合性を与え、これにより剥離の虞 れを排除する。更にこの方法によれば、無作 為且つ不規則に分散された粗いショットを含むメルトブローされた粒子を含む球 状化された繊維を使用する場合に生じる種々の問題を伴うことなく、種々のウェ ブ形成メカニズム、特に水を利用した堆積による不織ウェブ形成法を使用するこ とができる。 本発明の他の一つの特徴は、スパンボンドされた繊維及びメルトブローされた 繊維よりなる多層構造体の吸水度の問題を解消するウェブ材料であって、ウェブ 材料が拭き取り工程中に発生する激しい剪断力に曝されるとウェブ構造体の種々 の層の間の剥離や不十分な結合に起因して従来発生していた層間結合の問題を完 全に解消する研摩性不織繊維ウェブ材料を提供することである。 更に本発明は使用中に表面を傷付けることのない快適な布状の不織構造体に優 れた湿潤強さ、嵩、厚さ、耐破裂性と共に望ましい吸水度を与える。更に本発明 の不織ウェブ材料によれば、自動化された装置にてウェブ材料を容易に取り扱う ことができると共に、ウェブ材料をインライン及びオフラインにて球状化処理す ることができる。 本発明のウェブ材料は急速湿潤性、吸収性、高い湿潤引張り強さ、耐剥離性、 優れた耐湿潤研摩性の如きユニークな物理的性質の組合せを有する。 他の特徴及び利点は一部は明らかであり、一部はこれ以降の説明に於いて指摘 される。 これらの特徴及び関連する特徴は主として実質的に均一 に分散された球状化された研摩性繊維片よりなる第一の研摩性平面を有する単相 の研摩性不織繊維ウェブ材料により得られる。研摩性繊維片の濃度はウェブ材料 の第一の研摩性平面より反対側の平面へ向けてウェブ材料の厚さを横切って漸次 低下し、これによりウェブ材料の厚さを横切って研摩性繊維片の濃度勾配が与え られていることが好ましい。ウェブ材料はまず細径化された溶融可能な熱可塑性 繊維が実質的に均一に分散された第一の平面を有する非研摩性不織繊維ウェブ材 料を形成することによって製造される。非研摩性繊維よりなるウェブ材料は細径 化された熱可塑性繊維が軟化し収縮して球状化された繊維片を形成するに十分な 温度に加熱される。かくして形成される球状化された研摩性繊維片はウェブ材料 の全繊維含有量の約１０〜５０wt％を構成し、形成されるウェブ材料の平面に粗 い研摩特性を付与する。 本発明の目的、利点、特徴、性質、関係は、例示的実施形態を示し本発明の原 理が使用される要領を示す以下の詳細な説明及び添付の図面より一層明らかとな る。 図面の簡単な説明 図１は本発明のウェブ材料の表面を２倍の拡大率にて示す写真である。 図２は市販のスパンボンド／メルトブローされたウェブ材料の表面を図１の拡 大率と同一の倍率にて示す写真である。 図３は本発明の繊維ウェブ材料の断面図であり、ウェブ材料の厚さを横切って 形成された熱可塑性繊維片の濃度勾配を説明の目的で実質的に拡大し幾分か誇張 して示している。 好ましい実施形態の説明 本発明は、あらゆる不織繊維ウェブ材料に適用可能であるが、説明を明瞭化す ると共に本発明の理解を容易ならしめるべく、特にユニークな特性を有する湿式 の不織繊維ウェブ材料の製造ついて本発明を説明する。 本発明によれば、主として実質的に均一に分散された球状化された研摩性繊維 片にて形成された第一の研摩性平面を有する単層研摩性不織繊維材料が得られる 。本発明の一つの好ましい実施形態に於いては、研摩性繊維片の濃度は研摩性平 面よりウェブ材料の反対側の平面までウェブ材料の厚さを横切って漸次低下して いる。ウェブ材料の厚さを横切る研摩性繊維の濃度勾配は非常に大きい勾配であ ってもよいが、一般にはウェブ材料の一方の平面が研摩性を有し、他方の平面が 研摩性を有しないような濃度勾配である。ウェブ材料中の球状化された研摩性繊 維片は約６５wt％までの繊維成分を構成していてよく、典型的にはウェブ材料の 全繊維成分の約１０〜５０wt％を占める。ウェブ材料はまず一方の平面に於いて 溶融可能な、即ち熱可塑性の細径化された繊維が実質的に均一に分散された非研 摩性前駆体不織繊維ウェブ材料として形成される。前駆体不織繊維ウ ェブ材料は細径化された繊維を軟化させ収縮させるに十分な温度に加熱され、こ れにより形成されるウェブ材料の少なくとも一方の平面に粗い研摩性を付与する 球状体、より詳細には球状化された繊維片が形成される。 本発明の実施に於いては、前駆体不織繊維ウェブ材料はまず好ましくは公知の 従来の抄紙法に従って連続的なウェブ材料の形態にて製造される。勿論空気気流 方式の如き他のウェブ形成法が採用されてもよいが、これらの方法の場合には、 熱可塑性繊維の濃度勾配を与えることは容易ではない。前述の如き改善された特 性や用途を有する本発明のウェブ材料を製造するために使用される前駆体不織繊 維ウェブ材料は、所要の繊維の分散液を形成し、連続的なシート状のウェブ材料 の形態になるよう繊維収集スクリーン上に分散された繊維を堆積させる一般的な 工程を含む湿式抄紙法により製造されることが好ましい。繊維分散液は分散媒体 として水を使用することにより、或いは他の適当な液体分散媒体を使用すること により従来の要領にて形成されてよい。公知の抄紙法に従って水性分散液が使用 されることが好ましく、従って繊維分散液は製紙繊維の薄い水性懸濁液、即ち製 紙原料として形成される。次いで繊維原料はヘッドボックスを経て抄紙機の長網 の如きウェブ形成スクリーンへ搬送され、繊維は前駆体不織繊維ウェブを形成す るようスクリーン上に堆積せしめられ、しかる後従来の要領にて実質的に乾燥さ れ、また球状化された繊維片を形成 し所望のウェブ材料の研摩性表面特性を得るに必要な温度に加熱される。 回転シリンダ型抄紙機の如き実質的に全ての市販の抄紙機が使用されてよいが 、長い繊維若しくは非常に薄い繊維原料が使用される場合には、１９３６年６月 ２３日付にて発行された米国特許第２，０４５，０９５号公報に記載されている 如き傾斜した繊維収集網を使用することが望ましい。ヘッドボックスより出た繊 維は抄紙機の方向に僅かに配向された三次元的に無作為に絡み合った状態にて抄 き網上に保持され、分散液は迅速に抄き網を通過し、これにより迅速に且つ効果 的に除去される。 繊維原料は天然パルプ及び合成繊維の混合物であり、繊維原料の熱可塑性繊維 成分は主要な繊維成分ではないにしても繊維原料の一つであるが、必ずしも主要 な成分ではない。パルプは実質的に任意の種類のパルプやその混合物より選択さ れてよいが、漂白されたクラフトの如き完全に天然のセルロース繊維であること が好ましく、一般的にはトウヒ類、ツガ類、シーダー、マツ類の如き柔質木材の 製紙パルプが使用されるが、木綿や木材繊維が含まれていてもよい。硬質木材パ ルプやマニラ麻、麻、サイザル麻の如き非木材パルプも使用されてよい。例えば 強度及び吸収性を高くする必要がある場合には、マニラ麻、カロア、亜麻、ジュ ート、インド麻の天然未叩解繊維の如き長い植物繊維が使用されてよい。これら の非常に長い天然繊維は漂白さ れたクラフトにより与えられる強度特性を補強し、これと同時に限られた程度の 嵩及び吸収性を与え、また自然な強靭性及び高い破裂強さを与える。 また本発明によれば、繊維原料は木材パルプと混合された比較的高い濃度の合 成（人造）非球状化繊維を含んでいる。これらの繊維は一般に二種類の繊維、即 ち強度付与繊維及び結合繊維よりなっている。本発明に従って付与される強度付 与合成繊維はウェブ材料の湿潤ミューレン破裂強さを向上させると共に抄紙機の 湿潤端部に於いてウェブ材料を搬送することを補助するという追加の利点を有す る。かかる材料としてナイロンの如きポリアミド、アクリル、ポリエチレンテレ フタレートの如きポリエステル、塩化ポリビニリデンの如きビニルの合成有機重 合体及び共重合体があるが、これらに限定されるものではない。これらの材料の うちデュポン社より「Dacron」なる商品名にて販売されているポリエステルの如 きポリエステルが好ましい。これらの繊維は約１．５〜６dpf（デニール／フィ ラメント）の低いデニールを有する繊維であることが好ましい。一般に、ウェブ 形成スクリーン上に堆積せしめられる前の繊維の絡み度合から判断すると、低デ ニールの繊維は高デニールの繊維よりも僅かに繊維長が小さい。従って一般的に は繊維長は約５〜１５mm である。一般に繊維原料は約５〜２０wt％の上述の如 き合成繊維を含有しており、好ましい含有量は約５〜１５wt％である。 繊維原料に使用される合成結合繊維は、「ビニロン」と一般に呼ばれるポリビ ニルアセテートの共重合体の繊維、ポリエチレン及びポリプロピレンのポリオレ フィン繊維、少なくとも一方の成分が「合成パルプ」と呼ばれる低融点の高フィ ブリル化材料である二成分繊維の如き低デニールの熱可塑性繊維を含んでいる。 二成分繊維はフィブリルの形態をなし高い比表面積を有する短い棒状の合成繊維 である。これらの繊維は水中に容易に分散し、チェストや保持タンク内に於いて 殆ど浮き上がらない。これらの全ての繊維は約１００℃の乾燥温度又はその近傍 の比較的低い融点を有し、従ってウェブ材料が乾燥ドラム等を使用して乾燥され る際に結合作用を発揮する。これらの繊維は好ましい二成分繊維が使用される場 合には全繊維原料の約１０〜１５％を占める。典型的な二成分繊維は「Celbond 」なる商品名にて Hoechst Celanese より販売されているポリエチレンにてコー ティングされたポリエチレンテレフタレート繊維材料である。 ウェブ材料の研摩特性に寄与する熱可塑性材料は、ウェブ材料の温度が熱可塑 性重合体材料の融点近傍に上昇されると収縮して球体又は球状化された繊維片に なる特性を有していなければならない。かかる特性を得るためには、一般に繊維 がその溶融状態に近付くと、長さが短くなり収縮して所要の球状になる傾向を有 するよう、延線された繊維、即ち細径化された繊維を使用することが望ましい。 かかる 繊維は中程度乃至高度の分子配向を有し、また中程度の靭性及び伸びを有する。 かかる材料の典型的な例は故意に延線工程に曝される連続的なフィラメント状ト ウの形態にて製造される溶融紡糸可能な熱可塑性材料である。かかる材料として 前述の米国特許第４，６５９，６０９号公報に記載されたメルトブロー法に従来 より使用されている種類の熱可塑性合成材料がある。この熱可塑性合成材料は一 般に一つ又はそれ以上のポリオレフィン、ポリエステル、塩化ポリビニル、ポリ アミドを含む材料の群より選択される。一つ又はそれ以上のこれらの材料の共重 合体や混合物も望ましい。例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン 、ポリエチレンテレフタレート、エチレンビニルアセテート等が使用されてよい が、一般にはポリプロピレンの如きポリオレフィンが研摩性付与材料として使用 されるのに適している。これらの材料のうち、主として融点が比較的低いことか ら線状ポリオレフィンが好ましい。繊維は延線工程、即ち細径化工程によりもた らされる分子配向を有する。従って繊維は比較的直線的な形態をなす傾向がある が、用途によってはケン縮された繊維が使用されてもよい。繊維はその分散性に 応じて繊維構造体内に於ける熱可塑性材料の機械的結合を向上させる粗い表面特 性、即ち不規則な表面特性を有する。一般に繊維は伸び過ぎるものではあっては ならず、即ち元の長さの少なくとも約２．５倍の伸びが可能であってはならない 。一般にかかる繊維材料の伸 びは２００％未満であり、伸びはそれらの形成中に繊維に付与される細径化の程 度に応じて変化する。 溶融可能な繊維の靭性は延線処理されていない同様の材料の靭性の約２〜５倍 である。従って約３ｇ／デニール程度の低い靭性が好ましい。尚得られる材料が 融点に加熱されると所望の収縮を行うものである限り、本発明に従って上述の値 よりも幾分か低い靭性が採用されてもよい。これらの繊維は約１．５〜６０dpf 、好ましくは４〜３０dpfの低乃至中程度のデニールのものであることが好まし い。 溶融可能な球状体形成繊維はウェブ材料を形成するために使用される場合には 紙形成品質のものであり、ウェブ材料中にこれらの繊維を均一に分配させること に寄与する。更に原料はヘッドボックスへ供給される前に十分混合されるが、ポ リオレフィンや他の好ましい球状体形成繊維は低い密度を有し、従ってヘッドボ ックス内に於いて原料の表面に浮き上がりやすく、そのため繊維の堆積中にそれ らの繊維は優先的にウェブ材料の一方の表面、即ち上面に集中する。約５〜１５ dpf のデニール及び約５〜１５mm の長さを有する繊維は容易に分散され、しか も所要の粗い研摩特性を与える。上述の繊維長はデニールに応じて異なる。例え ば約４dpf のデニールしか有しない材料が５mm 以上の繊維長にて使用されてよ いが、これよりも重い材料がより長い繊維として使用されてよい。勿論長い繊維 は紙原料の水性スラリー中にそれらが十分に分散されることを阻害 するほど長いものであってはならず、しかもウェブ材料に研摩特性を付与するに 十分な長さを有していなければならない。 紙原料に使用される熱可塑性合成繊維の量も他の成分に応じて異なるが、一般 には約５０wt％以下の球状体形成繊維が使用されることが好ましい。一般に細径 化された合成繊維の量は全繊維原料の１０〜５０％であり、２０〜４０％である ことが好ましい。 従来の抄紙法を使用して、繊維は０．５〜０．００５wt％の範囲内の繊維濃度 にて分散され、好ましくは約０．２〜０．０２wt％の繊維濃度にて使用される。 分散助剤の如き抄紙助剤が湿潤強度向上剤と共に繊維スラリー中に添加されてよ い。これらの物質は繊維原料の固体重量の極く僅かな部分、典型的には１wt％未 満を構成し、水を利用した撹拌工程の如きその後の工程中に一体性を保持するこ とができるよう湿潤状態に於けるウェブ材料に十分な一体性を付与しつつ繊維が 均一に堆積することを容易にする。かかる分散材としてガーゴム、カラヤゴム等 の如き天然材料及び合成樹脂添加物がある。 ウェブ材料の形成前に原料に添加される湿潤強度向上剤は、繊維原料に添加さ れるに適した多数の周知の物質のうちの何れかを含んでいてよい。かかる物質と してポリアクリルアミドの如き種々の樹脂があるが、好ましい物質はポリアミド ーエピクロロヒドリン樹脂である。この樹脂はエ ビクロロヒドリン及びポリアミドの水に溶融可能な陽イオン熱硬化性反応生成物 であり、第二アミン基を含んでいる。この種の一つの典型的な物質が「Kymene５ ５７Ｈ」なる商品名にて Hercules Chemical Company より販売されている。こ の種の樹脂が１９８０年８月１８日付にて発行された米国特許第４，２１８，２ ８６号公報に詳細に記載されている。水に溶融可能な陽イオン熱硬化性エピクロ ロヒドリン含有樹脂は一般に２wt％よりも遥かに少ない量、即ち０．０１〜１． ５wt％の範囲にて使用され、好ましい量は０．５〜１．３wt％の範囲である。 水を利用した撹拌混合が望ましい場合には、この工程は１９９１年４月２３日 付にて発行された米国特許第５，００９，７４７号公報に記載された要領にて行 われてよい。上記米国特許の発明はかなり高い合成繊維含有量、好ましくは４０ 〜９０％の合成繊維を有する繊維ウェブ材料に関するものであるが、上記米国特 許公報に記載された水を利用した撹拌混合工程は好ましくは乾燥工程に先立って 本発明のウェブ材料に効率的に使用可能である。 本発明の不織ウェブ材料の秤量は一般に約２０〜１１０ｇ／ｍ²の範囲内であ るが、特定の用途についてはこれよりも重いウェブ材料が使用されてよい。好ま しいウェブ材料は約３０〜８５ｇ／ｍ²の秤量を有し、大抵のふき布及びタオル の用途については約３５〜６０ｇ／ｍ²の秤量が適している。 特にふき布やタオルについては、ウェブ材料は適当な強度特性を有することが 重要である。これと同時に所望の吸水性を達成するためには、所要の強度を付与 するために繊維ウェブ材料に添加されるバインダ材料はごく少量でなければなら ない。従ってバインダによる処理の代わりに二成分の結合繊維を使用することが 好ましい。勿論ウェブ材料の引張り強さはバインダ処理が行われないことによっ て悪影響を受けるが、ウェブ材料の吸水度、即ち保水性はバインダの量が少ない ほど高くなる。従って種々の強度及び吸水度のレベル毎に所望の特性のバランス が存在する。一般にウェブ材料の平均湿潤引張り強さ（抄紙方向及びこれを横切 る方向の平均値）は２００ｇ／２５mm を超えていなければならず、軽量（約３ ５ｇ／ｍ²）の秤量のウェブ材料の場合には好ましくは少なくとも約４００〜５ ００ｇ／２５mm でなければならず、約５５ｇ／ｍ²の秤量を有するウェブ材料の 如き比較的重いウェブ材料の場合には少なくとも８００〜９００ｇ／２５mm で なければならない。 他方ウェブ材料の保水性はできるだけ高い値でならない。一般に保水性は３０ ０％を超えていることが好ましく、特に約４００〜７００％又はそれ以上である ことが好ましい。これらの理由から、ウェブ材料の形成中にウェブ材料に樹脂や 同様のバインダが添加されないことが好ましく、強度特性は上述の結合繊維を使 用することによって付与されることが好ましい。球状体形成繊維の種類やそのデ ニール及 び量が吸水度に影響を与える。従って約４０wt％までの量にて１０dpf の中程度 のデニールの繊維が好ましい。 また不織ウェブ材料の秤量はその吸水速度に影響を及ぼす。一般に比較的軽量 のウェブ材料及び比較的重いウェブ材料がそれらを他のウェブ材料と組み合わせ ることなく使用されるが、これらのウェブ材料の組合せが使用されてもよい。比 較的軽量のウェブ材料、即ち約３０〜４０ｇ／ｍ²の範囲内の秤量を有するウェ ブ材料は５秒未満の吸水速度を有していなければならないが、約６０〜９０ｇ／ ｍ²の範囲の秤量を有する比較的重いウェブ材料は約２秒の高い吸水速度を有す る。 本発明はバインダ処理を使用することに依存するものではなく結合繊維を使用 するものであるので、破裂の開始に対するウェブ材料の耐性が必要である。破裂 を開始させるに必要な力は破裂を継続させるに必要な力よりも実質的に高い。 従って本発明の有用な特徴を説明するために破裂の伝播に対する耐性が使用さ れる。ウェブ材料の破裂強さはＩＮＤＡ Standard ＩＳＴ １００．１−９２ に従って測定される。この測定方法に於いては、短い側のエッジに二つの舌状部 が形成された２×３inch（５１×７６mm）の矩形の標本の長い側を保持すること によって測定される。舌状部は一対の固定装置により保持され、標本はリップ（ rip）をシミュレートするよう引張られる。かくしてこの測定方 法に於いて破裂強さは試験標本に於いて予め形成された破裂を継続させ伝播させ るに必要な最大の力である。この試験に於いて記録される力はリップを測定距離 （通常約１．５inch（３８mm））移動させる間に記録される最も高いピーク荷重 である。 非研摩性の前駆体ウェブが形成され、乾燥され、加熱により球状化された研摩 性表面を形成する前に保管されてよいが、一般にはウェブ形成の直後にインライ ンにて加熱が行われることが好ましい。このことは不織抄紙機の乾燥セクション に適当な加熱ステーションを組み込むことにより達成され、或いはウェブ材料が 多孔の支持体に対し連続的に保持される状態にてウェブ材料に空気を通す通気乾 燥法を用いて達成される。後者の好ましい通気乾燥工程は従来の抄紙ドラム式乾 燥装置による予備乾燥の後に行われてもよく、またウェブ材料の水分がかなりの 程度に低減される前に湿潤状態のウェブ材料が抄紙機の湿潤端部より移動する際 に湿潤状態のウェブ材料に対し適用されてもよい。１９７４年７月２日付にて発 行された米国特許第３，８２２，１８２号公報に記載されている如く、通気乾燥 は輻射装置又は対流装置によってウェブ材料を加熱しつつウェブ材料の両面の間 に差圧を与えることによって高温の気体をウェブ材料に浸透させることにより達 成される。 この通気乾燥法によれば、ウェブ材料が安定化され熱可塑性材料がその融点に 近付き、これにより熱可塑性繊維が 収縮し球状化するまで、全乾燥工程中ウェブ材料が拘束された状態に維持される 。上述の米国特許第３，８２２，１８２号公報に記載されている如く、通気乾燥 気体の最初の効果は湿潤状態のウェブ材料より水分を除去することであるので、 上述の如く拘束された状態はウェブが乾燥される間連続的に間断なく維持される ことが重要である。水分を除去するだけでなく、熱可塑性材料の研摩性を有する 球状体を活性化させるに十分な時間ウェブ材料が空気乾燥装置上に保持されるこ とが必要である。またかくしてウェブ材料が拘束されることにより、ウェブ材料 が乾燥工程及び球状体形成工程中に収縮したりネッキングしたりすることが防止 される。 通気乾燥装置の特定の運転条件は製造される特定の最終製品に応じて異なり、 またウェブ材料に含まれる熱可塑性繊維によって異なる。従って乾燥空気の温度 及び流量、乾燥装置を通過するウェブ材料の速度及びこれらと同様の運転条件は 特定の値に限定されるものではない。球状体形成熱可塑性材料としてポリプロピ レンを使用する商業的な工程に於いては、２００°Ｆ（９３℃）よりも十分に高 い温度であって約４５０°Ｆ（２３２℃）までの温度に加熱することが好ましい が、一般には乾燥装置の温度を３５０〜４００°Ｆ（１７７〜２０４℃）の範囲 に設定する必要がある。乾燥工程中ウェブ材料を拘束された状態に維持すること は、ウェブ材料に対し気体の流れを与え、これにより ウェブ材料を乾燥装置の多孔のキャリヤと密着した状態に押し付けることによっ て容易に達成される。またかくして拘束される状態は、ウェブ材料の外面に空気 圧を与えるだけでなく、乾燥工程全体に亘り繊維ウェブ材料が確実に拘束された 状態になるよう多孔の面の反対側に負圧を創成することによって向上される。通 気乾燥装置の温度は繊維を完全に溶融して膜を形成するほど高い値であってはな らない。何故ならば、かかる条件に於いてはウェブ材料の外面に所望の研摩性球 状体が形成されないからである。更に上述の如き高い温度に於いては、熱可塑性 材料が機械に付着し、そのため機械を停止させる必要が生じる。 表１に示されている如く、ポリプロピレン繊維の如き球状体形成繊維材料は加 熱されると収縮して非常に大きい直径の粒子になろうとする傾向がある。大抵の 繊維の初期繊維径は前駆体繊維ウェブに組み込まれる際には１００μｍよりもか なり小さい。しかし繊維は３５０°Ｆ（１７７℃、４００°Ｆ（２０４℃）、４ ５０°Ｆ（２３２℃）の温度に設定された通気乾燥装置に於いて加熱されると、 軟化し、収縮し、１００μｍよりも大きく前駆体ウェブに使用される繊維よりも かなり大きい直径を有する球状体になる。比較的高いデニールの初期繊維材料、 従って比較的太い初期繊維材料はかなり大きい粒子になり、従って前駆体不織ウ ェブ材料に使用される溶融可能な初期繊維の特定のデニールに応じて種々の大き さの球状体を有するウエブ材料を形 成することができる。表１より明らかである如く、温度が高くなるにつれて粒径 が大きくなるが、次第に膜を形成し易くなり、これにより粒子の粒径が小さくな る。 研摩性を測定するＡＳＴＭ規格の試験法は存在せず、従って静摩擦係数、動摩 擦係数、静摩擦力、動摩擦力を測定するために使用される種々の規格の試験が指 標として使用されている。ＡＳＴＭ Ｄ４９ｌ７−８９、ＴＡＰＰＩ Ｔ５４９ ｐｎ-９０、又はＩＮＤＡ ＩＳＴ １４０．１−９２の修正された試験法が使 用されてよい。かかる試験法によれば、試験されるべきウェブ材料が標準的な大 きさのブロック上に支持され、規格のベースシート材料を横切って引張られる。 ブロックは表面を横切って引張られ、ブロックをかくして引張るに必要な力が測 定される。静摩擦係数及び動摩擦係数はかくして測定された力より求められる。 静摩擦力の測定値は二つの面の間に相対運動を開始させるに必要な力に関連して おり、動摩擦力の測定値は一定の速度にて相対運動を継続させるに必要な力に関 連している。勿論摩擦の測定は研摩性の測定と同一ではなく、従って摩擦試験は 研摩性ウェブ材料の望ましい特性を判定する際の指標としてのみ使用される。従 って触覚による研摩性の判定が決定的な因子になることが多い。 表２は種々の熱処理レベルにて１０デニール及び５５デニールの繊維を使用し て本発明に従って製造された材料及び市販のメルトブローによる製品についての 摩擦力及び摩 擦係数を示している。 下記の例は本発明が更に理解されるよう例示の目的で提示される。これらの例 は本発明の実施を限定するものではない。特に断らない限り、全ての部は重量部 である。 例 １ ４７％の木材パルプと、「Celbond」なる商品名にて販売されているポリエチ レンテレフタレートの周りにポリエチレンを含む１５％の二成分繊維と、３％の １．５デーニル１５mm のポリエチレンテレフタレート繊維と、３５％の１０デ ニール１０mm のポリプロピレン繊維とを含む繊維原料より湿式抄紙法を使用し て不織ウェブ材料が形成された。得られた不織ウェブ材料は約４２ｇ／ｍ²の秤 量を有し、３９０°Ｆ（１９９℃）のフード温度設定にて通気乾燥装置により乾 燥された。得られたウェブ材料は球状化された上面を有し、研摩性ふき布として 使用される場合に優れた結果を示し、また表３に示された物理的性質を有してい た。 例 ２ 木材パルプの量が３５％に低減され、ポリエチレンテレフタレート繊維の量が １０％に増大され、ポリプロピレン繊維が４デニール、１０mm の繊維長を有し 、原料の繊維含有量の４０wt％を構成していた点を除き、例１の手順と同様の手 順が行われた。更に通気乾燥装置の温度は球状化中４５０°Ｆ（２３２℃）に設 定された。また得られた研 摩性ふき布材料は良好な研摩性ふき布特性を有し、表３に示された物理的性質を 有していた。 例 ３ ポリプロピレン繊維が２．２デニール、繊維長５mm のものであり、通気乾燥 装置が４１５°Ｆ（２１３℃）の温度設定にて運転された点を除き、例２の手順 と同一の手順が行われた。得られた製品は良好な研摩性ふき布特性を示し、表３ に示された性質を有していた。 当業者には明らかである如く、本発明の範囲内にて上述の開示内容に種々の修 正、改良、変更が行われてよい。 表３ 例１ 例２ 例３ 乾燥引張り強さ(g/25mm) ＭＤ 1242 1178 1397 ＣＤ 657 697 514 湿潤引張り強さ(g/25mm) ＭＤ 724 634 884 ＣＤ 379 384 300 秤量(g/ｍ²) 42 39 38 エルメンドルフ 引裂き強さ(g) ＭＤ 83 … 122 ＣＤ 129 … 182 乾燥ミューレン 741 … 895 引裂き強さ(g/cm²) 湿潤伸び(％) ＭＤ 8 11 9 ＣＤ 21 22 21 吸収度(％) 629 713 714 厚さ（μｍ） 359 333 277 静摩擦 力 240 227 212 係数 1.16 1.09 1.01 動摩擦 力 208 193 188 係数 1.00 O.93 O.90

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年１２月２３日（１９９７．１２．２３） 【補正内容】 請求の範囲 １． 熱可塑性組成物の球状化された繊維片粒子を含む単相吸水性研摩性不織繊 維ウェブ材料にして、前記ウェブ材料中の前記熱可塑性組成物の実質的に全ての 粒子は前記ウェブ材料の厚さ全体に亘り球状化されており、これにより何れの繊 維片粒子も物理的に繊維の形態及び外観を保有しておらず、前記ウェブ材料は少 なくとも実質的に３００％の保水性を有し、前記ウェブ材料は主として実質的に 均一に分散された球状化された研摩性熱可塑性繊維片にて形成された第一の研摩 性平面を有し、前記研摩性繊維片の濃度は前記第一の研摩性平面よりウェブ材料 の反対側の平面へ向けて前記ウェブ材料の厚さを横切って漸次低下しており、こ れにより前記第一の研摩性平面より前記ウェブ材料の内部を横切って研摩性繊維 片の濃度勾配が与えられており、前記球状化された研摩性繊維片は前記ウェブ材 料の全繊維成分の実質的に１０〜５０wt％を構成していることを特徴とする単相 吸水性研摩性不織繊維ウェブ材料。 ２． 前記球状化された繊維片はポリオレフィン、ポリエステル、ポリエーテル 、ポリアミド、塩化ポリビニルよりなる群より選択された熱可塑性材料であるこ とを特徴とする請求項１に記載の研摩性不織繊維ウェブ材料。 ３． 前記球状化された繊維片はポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン よりなる群より選択されたポリオレフィンであることを特徴とする請求項１に記 載の研摩性不 織繊維ウェブ材料。 ４． 前記繊維片は少なくとも実質的に１００μｍの平均粒径を有し、全繊維含 有量の実質的に２０〜４０wt％を占めていることを特徴とする請求項１に記載の 研摩性不織繊維ウェブ材料。 ５． 前記ウェブ材料は実質的に３０〜８５ｇ／mm²の秤量を有し、少なくとも 実質的に４００ｇ／２５mm の平均湿潤強さを有することを特徴とする請求項１ に記載の研摩性不織繊維ウェブ材料。 ６． 前記ウェブ材料は湿式抄紙不織布であり、前記繊維成分は天然繊維と合成 繊維との混合物であり、前記球状化された繊維片はポリプロピレンであることを 特徴とする請求項１に記載の研摩性不織繊維ウェブ材料。 ７． 主として実質的に均一に分散された球状化された研摩性繊維片にて形成さ れた第一の研摩性平面を有し、前記研摩性繊維片の濃度は前記第一の研摩性平面 よりウェブ材料の反対側の平面へ向けて前記ウェブ材料の厚さを横切って漸次低 下しており、これにより前記ウェブ材料を横切って研摩性繊維片の濃度勾配が与 えられており、前記球状化された研摩性繊維片は前記ウェブ材料の全繊維成分の 実質的に１０〜５０wt％を構成しており、前記球状化された繊維片は少なくとも 実質的に１００μｍの平均粒径を有し、実質的に３０〜８５ｇ／mm²の秤量を有 し、少なくとも実質的に４００ｇ／２５mm の平均湿潤強さを有し、３００％ を超える保水性を有することを特徴とする単相研摩性不織繊維ウェブ材料。 ８． 少なくとも実質的に１００μｍの平均粒径を有する球状化された研摩性繊 維片が実質的に均一に分散された第一の研摩性平面を有する研摩性不織繊維ウェ ブ材料であって、前記球状化された研摩性繊維片は物理的に繊維の形態及び外観 を有しておらず、前記研摩性繊維片の濃度は前記第一の研摩性平面より前記ウェ ブ材料の内部を横切って漸次低下する濃度を有し、これにより前記ウェブ材料の 厚さを横切って前記研摩性繊維片の濃度勾配が与えられており、前記ウェブ材料 は実質的に２０〜１１０ｇ／ｍ²の範囲の秤量、少なくとも２００ｇ／２５mm の 平均湿潤引張り強さ、少なくとも実質的に３００％の保水性を有し、前記球状化 された研摩性繊維片は前記ウェブ材料の全繊維含有量の実質的に１０〜５０wt％ を構成していることを特徴とする研摩性不織繊維ウェブ材料。 ９． 前記球状化された繊維片はポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン よりなる群より選択されたポリオレフィンであることを特徴とする請求項８に記 載の研摩性不織繊維ウェブ材料。 １０． 単相吸水性研摩性不織繊維ウェブ材料を形成する方法にして、細径化さ れた溶融可能な熱可塑性繊維が実質的に均一に分散された第一の平面を有し且つ 前記第一の研摩性平面よりウェブ材料の内部を横切る濃度勾配が与えら れるよう前記第一の研摩性平面より反対側の平面へ向けてウェブ材料の厚さを横 切って漸次低下する前記研摩性繊維片の濃度を有する非研摩性不織繊維ウエブ材 料を形成する工程と、前記細径化された熱可塑性繊維を収縮させて前記繊維ウェ ブ材料の厚さ全体及び前記第一の平面に粗い研摩特性を付与する球状化された繊 維片を形成するに十分な温度に前記繊維ウェブ材料を加熱する工程とを含み、前 記ウェブ材料中の前記熱可塑性組成物の実質的に全ての粒子は前記ウェブ材料の 厚さ全体に亘り球状化されており、これにより何れの繊維片粒子も物理的に繊維 の形態及び外観を保有しておらず、前記ウェブ材料は少なくとも実質的に３００ ％の保水性を有し、前記球状化された研摩性繊維片は前記ウェブ材料の全繊維成 分の実質的に１０〜５０wt％を構成していることを特徴とする方法。 １１． 前記非研摩性ウェブ材料を形成する前記工程は、前記細径化された熱可 塑性繊維の分散液を形成する工程と、前記細径化された熱可塑性繊維の濃度勾配 を有する連続的な非研摩性前駆体ウェブ材料の形態に前記分散された繊維を堆積 させる工程とを含み、前記細径化された熱可塑性繊維は実質的に１．５〜６０dp f の範囲のデニールを有することを特徴とする請求項１０に記載の方法。 １２． 前記細径化された溶融可能な熱可塑性繊維はポリオレフィン、ポリエス テル、ポリエーテル、ポリアミド、塩化ポリビニルの重合体、共重合体、それら の混合物より なる群より選択されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。 １３． 前記細径化された溶融可能な熱可塑性繊維はポリエチレン、ポリプロピ レン、ポリブチレンよりなる群より選択されたポリオレフィンであり、全繊維含 有量の実質的に２０〜４０wt％を構成していることを特徴とする請求項１０に記 載の方法。 １４． 前記非研摩性前駆体ウェブ材料は少なくとも前記熱可塑性繊維がその融 点に近づいて該繊維が収縮し球状化し得るようになるまで加熱中拘束されること を特徴とする請求項１０に記載の方法。 １５． 前記非研摩性ウェブ材料を形成する前記工程は、前記細径化された繊維 及び天然繊維の分散液を形成する工程と、前記細径化された繊維が上面に近接し て高濃度になり、これにより前記上面が前記細径化された繊維が実質的に均一に 分配された状態を呈するようにしつつ前記分散された繊維を連続的な非研摩性前 駆体ウェブ材料の形態に堆積させる工程とを含んでいることを特徴とする請求項 １０に記載の方法。 １６． 前記細径化された溶融可能な熱可塑性繊維は実質的に１．５〜６０dpf の範囲内のデニール及び実質的に５〜１５mm の範囲内の長さを有することを特 徴とする請求項１０に記載の方法。 １７． 前記前駆体ウェブ材料は前記熱可塑性繊維がその 融点に近づいて該繊維が収縮し球状化し得るようになるまで通気乾燥により加熱 されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。 １８． 前記研摩性繊維片は少なくとも実質的に１００μｍの平均粒径を有する ことを特徴とする請求項１７に記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マードック，スコット エイチ アメリカ合衆国 06078 コネチカット州 サフィールド ヒル ストリート 1590

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 主として実質的に均一に分散された球状化された研摩性繊維片にて形成さ れた第一の研摩性平面を有し、前記研摩性繊維片の濃度は前記第一の研摩性平面 よりウェブ材料の反対側の平面へ向けて前記ウェブ材料の厚さを横切って漸次低 下しており、これにより前記ウェブ材料を横切って研摩性繊維片の濃度勾配が与 えられており、前記球状化された研摩性繊維片は前記ウェブ材料の全繊維成分の 実質的に１０〜５０wt％を構成していることを特徴とする単相研摩性不織繊維ウ ェブ材料。 ２． 前記球状化された繊維片はポリオレフィン、ポリエステル、ポリエーテル 、ポリアミド、塩化ポリビニルよりなる群より選択された熱可塑性材料であるこ とを特徴とする請求項１に記載の研摩性不織繊維ウェブ材料。 ３． 前記球状化された繊維片はポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン よりなる群より選択されたポリオレフィンであることを特徴とする請求項１に記 載の研摩性不織繊維ウェブ材料。 ４． 前記繊維片は少なくとも実質的に１００μｍの平均粒径を有し、全繊維含 有量の実質的に２０〜４０wt％を占めていることを特徴とする請求項１に記載の 研摩性不織繊維ウェブ材料。 ５． 前記ウェブ材料は実質的に３０〜８５ｇ／mm²の秤量を有し、少なくとも 実質的に４００ｇ／２５mm の平均 湿潤強さを有することを特徴とする請求項１に記載の研摩性不織繊維ウェブ材料 。 ６． 前記ウェブ材料は湿式抄紙不織布であり、前記繊維成分は天然繊維と合成 繊維との混合物であり、前記球状化された繊維片はポリプロピレンであることを 特徴とする請求項１に記載の研摩性不織繊維ウェブ材料。 ７． 前記球状化された繊維片は少なくとも実質的に１００μｍの平均粒径を有 し、実質的に３０〜８５ｇ／mm²の秤量を有し、少なくとも実質的に４００ｇ／ ２５mm の平均湿潤強さを有し、３００％を超える保水性を有することを特徴と する請求項１に記載の研摩性不織繊維ウェブ材料。 ８． 少なくとも実質的に１００μｍの平均粒径を有する球状化された研摩性繊 維片が実質的に均一に分散された第一の研摩性平面を有する研摩性不織繊維ウェ ブ材料であって、前記ウェブ材料は実質的に２０〜１１０ｇ／ｍ²の範囲の秤量 及び少なくとも２００ｇ／２５mm の平均湿潤引張り強さを有し、前記球状化さ れた研摩性繊維片は前記ウェブ材料の全繊維含有量の実質的に１０〜５０wt％を 構成していることを特徴とする研摩性不織繊維ウェブ材料。 ９． 前記球状化された繊維片はポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン よりなる群より選択されたポリオレフィンであることを特徴とする請求項８に記 載の研摩性不織繊維ウェブ材料。 １０． 研摩性不織繊維ウェブ材料を形成する方法にして、 第一の平面に細径化された溶融可能な熱可塑性繊維が実質的に均一に分散された 非研摩性不織繊維ウエブ材料を形成する工程と、前記細径化された熱可塑性繊維 を収縮させて形成されるウェブ材料の前記第一の平面に粗い研摩特性を付与する 球状化された繊維片を形成するに十分な温度に前記繊維ウェブ材料を加熱する工 程とを含んでいることを特徴とする方法。 １１． 前記非研摩性ウェブ材料を形成する前記工程は、前記細径化された熱可 塑性繊維の分散液を形成する工程と、連続的な非研摩性前駆体ウェブ材料の形態 に前記分散された繊維を堆積させる工程とを含み、前記細径化された熱可塑性繊 維は実質的に１．５〜６０dpf の範囲のデニールを有することを特徴とする請求 項１０に記載の方法。 １２． 前記細径化された溶融可能な熱可塑性繊維はポリオレフィン、ポリエス テル、ポリエーテル、ポリアミド、塩化ポリビニルの重合体、共重合体、それら の混合物よりなる群より選択されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。 １３． 前記細径化された溶融可能な熱可塑性繊維はポリエチレン、ポリプロピ レン、ポリブチレンよりなる群より選択されたポリオレフィンであり、全繊維含 有量の実質的に２０〜４０wt％を構成していることを特徴とする請求項１０に記 載の方法。 １４． 前記非研摩性前駆体ウェブ材料は少なくとも前記 熱可塑性繊維がその融点に近づいて該繊維が収縮し球状化し得るようになるまで 加熱中拘束されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。 １５． 前記非研摩性ウェブ材料を形成する前記工程は、前記細径化された繊維 及び天然繊維の分散液であって、前記細径化された繊維が全繊維含有量の実質的 に１０〜５０wt％を構成する分散液を形成する工程と、前記細径化された繊維が 上面に近接して高濃度になり、これにより前記上面が前記細径化された繊維が実 質的に均一に分配された状態を呈するようにしつつ前記分散された繊維を連続的 な非研摩性前駆体ウェブ材料の形態に堆積させる工程とを含んでいることを特徴 とする請求項１０に記載の方法。 １６． 前記前駆体ウェブ材料は前記細径化された繊維の濃度が前記前駆体ウェ ブ材料の上面よりその厚さ方向に漸次低下する濃度勾配を有することを特徴とす る請求項１５に記載の方法。 １７． 前記細径化された溶融可能な熱可塑性繊維は実質的に１．５〜６０dpf の範囲内のデニール及び実質的に５〜１５mm の範囲内の長さを有することを特 徴とする請求項１０に記載の方法。 １８． 前記前駆体ウェブ材料は前記熱可塑性繊維がその融点に近づいて該繊維 が収縮し球状化し得るようになるまで通気乾燥により加熱されることを特徴とす る請求項１０に記載の方法。 １９． 前記研摩性繊維片は少なくとも実質的に１００μｍの平均粒径を有する ことを特徴とする請求項１８に記載の方法。